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界面特性和组装特性对于分子材料，特别是有机半导体材料非常重要，会影响到分子材料的光、电、力学等很多性质，所以研究界面上的分子材料的微结构和组装特性，就成为了研究材料在分子层面上性质的基础。而在界面/表面上来研究物质的性质，就要从表面纳米结构的构建与调节入手，使其在表面上具有一定的功能性，从而与体相性质结合起来。这些对于构筑新的结构，对改善材料的性质具有重要意义。并且自组装技术是探究表面/界面上的一些基础问题的重要途径，对很多现象的机理性研究有很好的指导性意义。
本论文通过不同的方式来使分子在表面自组装的结构具有一定的功能性，例如直接研究本身就是功能性材料的分子、通过引入不同的修饰基团来实现功能化、或者通过利用分子间非共价键作用(如氢键、范德华作用等)以及外界环境条件的改变等来达到分子功能化的目的，从而构筑新型的纳米组装结构。以扫描隧道显微技术(STM)为主要研究手段，探讨分子纳米结构的组装机理，研究了分子结构功能化的实现，并探测了外界条件对微观界面组装结构的影响。
主要研究情况和结论如下：
(1)我们报道了一系列含有两个或者三个单体花的多聚体衍生物的研究。利用扫描隧道显微技术，在大气环境HOPG表面上我们观察到了显著不同的自组装行为。苝单体间的二面角显示出灵敏地依赖于单体间的连接基团。线性的连接基团可以使拥有立体构型的花衍生物在表面上被观测到。并且连接基团的长度也会影响到二面角的变化。同时随着实验时间的推移或者实验温度的变化，都会使样品在固/液界面发生相转移。所有的这些结果将有助于我们理解有机薄膜中载流子的构象多样性。
(2)六苯基苯(HPB)的衍生物，HPB-6a和HPB-6pa，在辛酸条件下，可以通过羧酸基团间的双氢键形成稳定的超分子网格结构。我们在固/液界面下，实现了对苯分子的二维单分散，并形成了双层分子层结构。蒄分子作为客体分子引入，由于分子模板HPB衍生物所形成的网格尺寸大小的不同，导致其形成的双层分子层结构只存在于HPB-6pa网格中，并在衍生物的混合溶液中，蒄分子实现了选择性的吸附。
(3)通过分子间氢键来衍生化由苯三氧十一酸(TCDB)自组装形成的多空腔分子网格结构。通过将4，4-联吡啶(Bpy)的引入到TCDB的自组装网格中，在大气环境石墨基底上实现了改变原有组装模式，由TCDB和Bpy共组装形成六次分子团簇(TCDB6-Bpy6)。这一衍生改变的网格结构可以实现对蔻分子的单分散，从而形成了稳定的二维有序的三组分结构。
(4)论文还研究了电场对于分子组装结构的影响。在前人研究的基础上，我们设计了具有半柔性链段的胆甾液晶分子，并在研究中发现当将偏压极性转变后，STM可以原位观察到电致构像双稳态特性，并且其响应幅度柔性链段的响应幅度要小。同时，我们还对Tpa组装结构的电场响应进行了研究，其组装结构在偏压极性变化时会发生有序与无序结构之间的可逆变换。可能的机理是局部浓度发生了变化，导致了这种电致开关现象的发生。发现了微弱可逆的电致开关现象。这些对电场响应的构像双稳态效应的原位观察，对于设计具有电场响应功能的分子及界面提供了一种新的方法。